高嶺土微晶玻璃裝飾板材及其生產方法
2023-04-23 01:33:26 1
專利名稱：高嶺土微晶玻璃裝飾板材及其生產方法
技術領域：
本發明涉及的是用作建築材料的微晶玻璃，具體說是涉及利用高嶺土為主要原料，以矽灰石為主晶相的微晶玻璃裝飾板材及其生產方法。
在現有技術中，國內外生產微晶玻璃裝飾板材的主要原料，大都是利用工業廢渣，包括礦渣、尾礦渣、工業爐渣、灰渣，或是採用石質礦物及純化工原料的。如CN92113458、CN92111009專利公開的是用工業廢渣生產建築用微晶玻璃裝飾板材。利用工業廢渣生產建築用微晶玻璃裝飾板材，雖然原料價格比較便宜，但也有其相應的缺點，如其原料成分不穩定，加之原料本身的特殊性，往往造成其製造工藝難於控制，生產中大都需要加入價格昂貴的成核劑，一般都採用澆鑄或壓製成型，所含成核劑的數量及晶化條件稍有變化，就會導致晶體生長不均，特別是由於工業廢渣含有較高的Fe2O3等著色劑及雜質，其產品色澤昏暗，不清澈，色彩不純正，花紋小，紋理平淡且不清晰，只能獲得色澤深重、彩調深沉的產品，感觀效果較差。利用石質礦物及純化工原料生產建築用微晶玻璃裝飾板材，雖然原料成分穩定，製造工藝較易控制，並可生產出表面花紋、色澤較好的微晶玻璃裝飾板材，但原料價格昂貴，生產成本高，在公開的已有技術中，雖有生產仿大理石和花崗石表面花紋微晶玻璃裝飾板材的，如CN91100063、CN92111009專利，但其公開的生產技術工藝只是生產單色微晶玻璃裝飾板材，產品花紋色彩比較單調。
此外，CN90107409專利公開了一種以高嶺土為主要原料，生產微晶玻璃的方法，其主要原料為松陽高嶺土、菱鎂礦、石灰石，生產主晶相為β-鋰霞石和β-鋰輝石，或β-鋰輝石和μ-堇菁石的低膨脹微晶玻璃，其所採用的方法是澆鑄或壓製成型方法，其雖利用高嶺土為主要原料生產微晶玻璃，但其生產的是用於製作耐熱炊具、器皿、餐具的低膨脹微晶玻璃，而並不是生產建築用微晶玻璃裝飾板材。
高嶺土礦物主要是應用於造紙工業和陶瓷工業，佔其應用量的95％，而且對高嶺土的品位和純度要求較高，陶瓷工業用高嶺土的質量要求為(Wt％)SiO245-60，Al2O330-40，Fe2O3＜1，CaO＜0.8，MgO＜0.8，K2O＜2，Na2O＜0.5，造紙工業要求則更高，只有優質高嶺土或經選礦提純的高嶺土方能滿足應用要求，我國高嶺土資源豐富，但中、低品位的高嶺土礦物佔大多數，其不適於或者說是不適於被直接應用於造紙和陶瓷工業，其利用於造紙和陶瓷工業的經濟價值很低，所以有待於進行進一步的開發利用。
本發明的目的是提供一種以天然高嶺土礦物，特別是遼寧丹東高嶺土為主要原料，以矽灰石為主晶相的建築用微晶玻璃裝飾板材及其生產方法，提供一有較好工藝操作性能，成本低、產品色澤、花紋較為理想，具有仿天然石材表面花紋和表面多彩多姿的微晶玻璃裝飾板材及其生產方法。
遼寧丹東高嶺土礦物成分組成為(Wt％)SiO261-71，Al2O317-25，Fe2O30.1-0.6，(CaO＋MgO)0.1-1.5，(K2O＋Na2O)7-10，顯然不符合造紙和陶瓷工業應用要求。
合理設計玻璃成分，特別是玻璃配方，使中、低品位高嶺土被直接利用生產微晶玻璃裝飾板材是本發明的重要內容之一。
本發明玻璃成分組成為(Wt％)(SiO2＋Al2O3)62-74，SiO2/Al2O3為4-10，CaO、MgO、ZnO、BaO中至少兩種，其總量15-25；Na2O、K2O、B2O3中至少一種，其總量8-15。其中，玻璃成分組成為(Wt％)(SiO2＋Al2O3)64-70，SiO2/Al2O3為5-8，CaO、MgO、ZnO、BaO中至少兩種，其總量18-24；Na2O、K2O、B2O3中至少一種，其總量9-12為佳。
上述玻璃成分中，(SiO2＋Al2O3)含量如小於62，特別是其中SiO2如小於50，則玻璃光澤性差；Al2O3如小於6，則玻璃難於晶化；(SiO2＋Al2O3)含量如大於74，特別是其中SiO2如大於65，則玻璃粘度增加，流動性差；Al2O3如大於12，則不易熔制。
CaO、MgO、ZnO、BaO總量如小於15，則玻璃不易晶化；總量如大於25，則玻璃粘度增加，流動性差。
Na2O、K2O、B2O3總量如小於8，則玻璃粘度增加，流動性差；總量如大於15，則玻璃化學性能差。
本發明玻璃配方組成為(Wt％)丹東高嶺土22-45，矽石18-35，方解石、白雲石、氧化鋅、鋇鹽至少兩種，其總量23-35，純鹼、硝酸鹽及硼化物至少兩種，其總量7-18，澄清劑0.1-4，著色劑0-8。其中，以玻璃配方組成為(Wt％)丹東高嶺土30-38，矽石20-28，方解石、白雲石、氧化鋅、鋇鹽至少兩種，其總量24-29，純鹼、硝酸鹽及硼化物至少兩種，其總量9-14，澄清劑0.1-3，著色劑0-5為佳。
本發明的玻璃配方組成中，所用的澄清劑包括複合澄清劑等。
本發明通過合理設計微晶玻璃成分及玻璃配方，利用中、低品位高嶺土，特別是遼寧丹東高嶺土具有含Al2O3較低，含SiO2和(Na2O＋K2O)較高的特點，直接應用其為主要原料，既可引入玻璃成分中Al2O3的全部含量，又引入了相當部分的SiO2，減少了價格較高的矽石用量，降低了原料成本；同時，充分應用了高嶺土(Na2O＋K2O)含量較高的特點，還減少了價格昂貴的純鹼用量，不僅進一步降低了原料成本，而且通過土質礦物高嶺土引入(Na2O＋K2O)，比用純化工原料純鹼引入Na2O，使得玻璃配合料易熔，有益於生產和節能。
本發明的玻璃配方組成中，不需專門加入價格昂貴的成核劑，如氧化鈦、氧化鋯及鋰化物等，而且玻璃配方組成中，不含有氟化物及白砒劇毒物料。
本發明生產方法包括1、配合料製備；按配方稱量各組份原料，用混料機混拌均勻。
2、玻璃熔制用玻璃熔爐熔制，熔制溫度1400-1550℃；將熔制均勻的玻璃液水淬製成1-10mm大小的玻璃顆粒料。
3、成型、晶化、退火將玻璃顆粒料裝入匣缽中攤平，置於窯爐內進行晶化處理，晶化溫度950-1180℃，晶化保溫時間1-2小時，以致主晶相矽灰石類結晶(CaSiO3)從每一玻璃料表面析出進入其內部並且玻璃料彼此熔融結合；晶化處理後，製品隨爐冷卻，完成退火。
4、加工對產品表面進行研磨拋光及按規格要求切割。
5、檢查、包裝、入庫。
以下實施例進一步說明本發明，但並不限制本發明。實施例按前述方法進行。玻璃配方(Wt％)實例1實例2實例3實例4實例5 對比例丹東高嶺土 40 35 30252040矽石20 25 30354020方解石 23 23 23232315純鹼9 99 9 9 9硝酸鉀 3 33 3 3 3硼砂2 22 2 2 2氧化鋅 5 55 5 5 5碳酸鋇 4 44 4 4 4複合澄清劑 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4析出主晶相 —————矽灰石——————————基本不析晶結晶玻璃本色淡黃 ------淡青 ----------淡白本發明上述實施例給出的析出主晶相類型系用X射線衍射分析方法獲得。
本發明上述實施例所製得的微晶玻璃板材的理化性能指標為容重(g/cm3) 2.6-2.8光澤度渡) 85-90莫氏硬度(級) 6.5-7.0抗壓強度(MPa) 200-215抗折強度(MPa) 30-35吸水率(％) 0耐水性(級) 2抗凍性*(g)0*尺寸為200mm×100mm×15mm的微晶玻璃裝飾板材試樣，在-20℃至20℃條件下，凍融循環20周期之後減少的重量。
由實施例獲得的每一玻璃板經研磨拋光後，微晶玻璃板表面呈現出由玻璃顆粒界面生長出的精細的針狀結晶體及部分大小不同的圓粒狀玻璃基體，從透光玻璃基體一定深處所表現出的外觀，在光照下由於微晶玻璃板表面的反射光，加上射進內部的光線在晶體界面上進行的漫反射光，產生出柔和相間、斑斕奪目的色彩，滲透出宛如天然石材，特別是大理石及花崗石的紋理。
上述結果表明，使用本發明方法，則可在不專門加入成核劑的情況下，獲得形成主晶相為矽灰石的微晶玻璃，並可通過調節玻璃顆粒料的大小，來獲得玻璃表面具有所希望的花紋。
本發明前述玻璃成分及配方組成中，可含有通常的玻璃著色劑，如銅、鈷、鎳、鉻、錳、鐵等的氧化物以及硒、硫、鎘紅、鎘黃、稀土等。著色劑可加入一種、兩種或多種，制出的產品為各種基礎色調的微晶玻璃裝飾板材，其表面呈現天然石材花紋。
本發明的另一重要內容，是在前述單色微晶玻璃裝飾板材及其生產方法的基礎上，生產多彩微晶玻璃裝飾板材。
1、斑斕多彩多姿微晶玻璃裝飾板材生產方法1-1、按前述微晶玻璃裝飾板材生產工藝，在玻璃顆粒料裝入匣缽時，將大小與其基本一致的一種或兩種或多種單色基礎色調的水淬玻璃顆粒料按設定格局集中分布(即形成均散分布的大朵花斑)或均散分布置於匣缽中玻璃料的上表層。
1-2、按前述微晶玻璃裝飾板材生產工藝，在玻璃顆粒料裝入釐缽時，將大小為4-12mm的由二種或多種單色玻璃套制或扭制或混制的玻璃彩棒切、砸破碎製成的彩玻璃片、塊、棒按設定格局集中分布(即形成均散分布的大朵花斑)或均散分布置於匣缽中玻璃料的上表層。
1-3、按前述微晶玻璃裝飾板材生產工藝，在玻璃顆粒料裝入匣缽時，將一種或兩種或多種玻璃、陶瓷色素粉沫按設定格局、圖案、條紋噴灑於匣缽中玻璃料的上表層。
1-4、按前述微晶玻璃裝飾板材生產工藝，在玻璃顆粒料裝入匣缽時，將大小為8-14mm的一種或兩種或多種單色基礎色調的水淬玻璃顆粒料或微晶玻璃破碎製得的玻璃顆粒按設定格局集中分布(即形成均散分布的大塊)或均散分布擺放置於匣缽中玻璃料的上面，晶化處理後，產品不必進行磨加工。由於前述玻璃顆粒較大，晶化處理時不能熔平，使該微晶玻璃裝飾板材表面形成有凸起塊，凸塊顆粒多姿，色彩深淺相間，產品有獨特的風格，具有回歸自然感。
2、自然景多彩微晶玻璃裝飾板材生產方法按前述微晶玻璃裝飾板材生產工藝，在玻璃顆粒料裝入匣缽時，將事先製成的自然景玻璃片，即由將套色玻璃棒碎塊粘在熱態玻璃料泡上，經加熱使套色玻璃碎塊軟化，然後進行塗抹、吹拉製成的宛如自然景色調花紋的玻璃片，擺放在匣缽中玻璃料的上面。匣缽進入爐內晶化處理時，自然景玻璃片軟化並與其下部的玻璃顆粒料熔結，但自然景色調花紋仍可保留形成在微晶玻璃板的表層上，形成宛如自然山水巖層的美觀條紋。
本發明充分應用丹東高嶺土礦物成分組成特點，合理設計玻璃成分及玻璃配方，以高嶺土為主要原料生產微晶玻璃裝飾板材，具有原料成本低，成分穩定，工藝易於控制，適於製造本色為白色、清淡色、色彩純正產品。本發明產品本色清淡、澈亮、明快，易於著色，且著色純正，花紋清晰，外觀感現和裝飾效果理想。色澤、花紋、外觀效果基本達到日本用石質原料及純化工原料生產的同類產品水平；而且產品表面在具有天然石材花紋基礎上，還具有多彩多姿的色調圖案，產品花色多樣，進一步擴大了使用選擇範圍，改善和增強了裝飾效果。此外，玻璃配方組成中不含有氟化物及白砒劇毒物料，減少了環境汙染。
權利要求
1.高嶺土微晶玻璃裝飾板材，其特徵在於玻璃配方組成為(Wt％)丹東高嶺土22-5，矽石18-35，方解石、白雲石、氧化鋅、鋇鹽至少兩種，其總量23-35；純鹼、硝酸鹽及硼化物至少兩種，其總量7-18；澄清劑0.1-4，著色劑0-8；相應的玻璃成分組成為(Wt％)(SiO2＋Al2O3)62-74，SiO2/Al2O3為4-10，CaO、MgO、ZnO、BaO中至少兩種，其總量15-25；Na2O、K2O、B2O3中至少一種，其總量8-15；其中主晶相矽灰石類結晶析出。
2.根據權利要求1所述的微晶玻璃裝飾板材，其特徵在於玻璃配方組成為(Wt％)丹東高嶺土30-38，矽石20-28，方解石、白雲石、氧化鋅、鋇鹽至少兩種，其總量24-29；純鹼、硝酸鹽及硼化物至少兩種，其總量9-14；澄清劑0.1-3，著色劑0-5；相應的玻璃成分組成為(Wt％)(SiO2＋Al2O3)64-70，SiO2/Al2O3為5-8，CaO、MgO、ZnO、BaO中至少兩種，其總量18-24；Na2O、K2O、B2O3中至少一種，其總量9-12；其中主晶相矽灰石類結晶析出。
3.高嶺土微晶玻璃裝飾板材生產方法，其特徵在於a、玻璃配方組成為(Wt％)丹東高嶺土22-45，矽石18-35，方解石、白雲石、氧化鋅、鋇鹽至少兩種，其總量23-35，純鹼、硝酸鹽及硼化物至少兩種，其總量7-18，澄清劑0.1-4，著色劑0-8；其中，以丹東高嶺土30-38，矽石20-28，方解石、白雲石、氧化鋅、鋇鹽至少兩種，其總量24-29，純鹼、硝酸鹽及硼化物至少兩種，其總量9-14，澄清劑0.1-3，著色劑0-5為佳。b、工藝方法；(1)、配合料製備按配方稱量各組份原料，用混料機混拌均勻；(2)、玻璃熔制用玻璃熔爐熔制，熔制溫度1400-1550℃；將熔制均勻的玻璃液水淬製成1-10mm大小的玻璃顆粒料；(3)、成型、晶化、退火將玻璃顆粒料置入匣缽中攤平，置於窯爐內進行晶化處理，晶化溫度950-1180℃，晶化保溫時間1-2小時，以致主晶相矽灰石類結晶(CaSiO3)從每一玻璃料表面析出進入其內部並且玻璃料彼此熔融結合；晶化處理後，製品隨爐冷卻，完成退火；(4)、加工對產品表面進行研磨拋光及按規格要求切割；(5)、檢查、包裝、入庫。
4.多彩微晶玻璃裝飾板材生產方法，包括(1)、配合料製備按玻璃配方稱量各組份原料，混拌均勻；(2)、玻璃熔制用玻璃熔爐熔制，將熔制均勻的玻璃液水淬製成玻璃顆粒料；(3)、成型、晶化、退火將玻璃顆粒料置入匣缽中攤平，置於窯爐內進行晶化處理，晶化處理後，製品隨爐冷卻，完成退火；(4)、加工對產品表面進行研磨拋光及按規格要求切割；(5)、檢查、包裝、入庫；其特徵在於在玻璃顆粒料裝入匣缽時，將彩色玻璃片、顆粒或玻璃、陶瓷色素按設定格局置於匣缽中玻璃料的上表層。
5.根椐權利要求4所述的多彩微晶玻璃裝飾板材生產方法，其特徵在於在玻璃顆粒料裝入匣缽時，將大小與其基本一致的一種或兩種或多種單色基礎色調的水淬玻璃顆粒料，按設定格局集中分布或均散分布置於匣缽中玻璃料的上表層。
6.根據權利要求4所述的多彩微晶玻璃裝飾板材生產方法，其特徵在於在玻璃顆粒料裝入匣缽時，將大小為4-12mm的由二種或多種單色玻璃套制或扭制或混制的玻璃彩棒切、砸破碎製成的彩玻璃片、塊、棒，按設定格局集中分布或均散分布置於匣缽中玻璃料的上表層。
7.根椐權利要求4所述的多彩微晶玻璃裝飾板材生產方法，其特徵在於在玻璃顆粒料裝入匣缽時，將一種或兩種或多種玻璃、陶瓷色素粉沫按設定格局、圖案、條紋噴灑於匣缽中玻璃料的上表層。
8.根椐權利要求4所述的多彩微晶玻璃裝飾板材生產方法，其特徵在於在玻璃顆粒料裝入匣缽時，將大小為8-14mm的一種或兩種或多種單色基礎色調的水淬玻璃顆粒料或微晶玻璃破碎製得的玻璃顆粒，按設定格局集中分布或均散分布擺放在匣缽中玻璃料的上面，晶化處理後，產品不進行磨加工。
9.根據權利要求4所述的多彩微晶玻璃裝飾板材生產方法，其特徵在於在玻璃顆粒料裝入匣缽時，將事先製成的自然景玻璃片，即由將套色玻璃棒碎塊粘在熱態玻璃料泡上，經加熱使套色玻璃碎塊軟化，然後進行塗抹、吹拉製成的宛如自然景色調花紋的玻璃片，擺放在匣缽中玻璃料的上面。
10.根據權利要求4-9所述的多彩微晶玻璃裝飾板材生產方法，其特徵在於所述的玻璃配方組成為(Wt％)丹東高嶺土22-45，矽石18-35，方解石、白雲石、氧化鋅、鋇鹽至少兩種，其總量23-35，純鹼、硝酸鹽及硼化物至少兩種，其總量7-18，澄清劑0.1-4，著色劑0-8；其中，以丹東高嶺土30-38，矽石20-28，方解石、白雲石、氧化鋅、鋇鹽至少兩種，其總量24-29，純鹼、硝酸鹽及硼化物至少兩種，其總量9-14，澄清劑0.1-3，著色劑0-5為佳。
全文摘要
本發明公開了一種利用高嶺土為主要原料，以矽灰石為主晶相的微晶玻璃裝飾板材及其生產方法，玻璃成分(wt％)(SiO
文檔編號C03C10/00GK1127228SQ95112090
公開日1996年7月24日 申請日期1995年11月21日 優先權日1995年11月21日
發明者溫暖心, 陳世洲, 劉景豔, 劉德功, 溫常文, 戚忠勇 申請人:丹東玻璃製品總廠